110kV輸電線路典型設計方案及優(yōu)化

謝先宗 譚友文

摘 要：文章對110kV輸電線路典型設計的主要內(nèi)容以及分類模塊進行了介紹，重點分析了包括導線和地線、絕緣配合和塔頭布置在內(nèi)的主要設計條件，最后對桿塔結(jié)構方面上的優(yōu)化以及一些主要的技術優(yōu)點等進行了詳細的分析和敘述。

關鍵詞：典型設

近年來，我國社會經(jīng)濟方面迅速發(fā)展，與此同時，由于社會發(fā)展使對電力的需求量同樣隨之逐漸增大，有關部門的預測，在2020年的時候，我國新增裝機的數(shù)量將達500GW。在現(xiàn)階段以及今后相對當長的一段時間以內(nèi)，我國電網(wǎng)的建設建設還有發(fā)展任務均會面臨很大的挑戰(zhàn)。規(guī)模如此之大的電網(wǎng)發(fā)展以及建設，非常有必要對其實行集約化的管理形式，使其規(guī)模優(yōu)勢能夠得到充分的發(fā)揮，同時使得其資源利用率以及電網(wǎng)工程的管理還有建設效率都得到顯著提升[1]。

1 110kV輸電線路典型設計的內(nèi)容及模塊分類

1.1 主要設計內(nèi)容

輸電線路其最主要造價是由基礎、導線以及桿塔這三部分構成。這其中地形以及地貌會對基礎的造價造成很大的影響，需要充分考慮塔位的具體情況，在實際情況的基礎之上對其進行設計；而氣象條件、地形條件以及導線截面決定了輸電線路桿塔的設計，絕大部分桿塔的結(jié)構形式都是能夠通用的。按照上述的這些特點，文章中需要設計的主要內(nèi)容就是針對某特定氣象條件、地形條件以及導線截面條件下，進行標準化桿塔的典型設計。

1.2 設計模塊的劃分及其編號

根據(jù)有關設計模塊分類的一些特定的原則，文章設計的110kV輸電線路典型設計總共分為15個模塊（A-O），另外雙回路角鋼塔總共有39種塔型以及單回路總共有39種塔型，最后還有鋼管桿總共18種塔型。

2 典型設計主要設計條件

2.1 導線以及地線

文章設計的110kV典型設計中使用到的導線結(jié)構型式按照GB1179-1999標準來執(zhí)行。其中導線型式（鋼芯鋁絞線）為LGJ-300/40和LGJ-240/30，地線型式（鋁包鋼絞線）為JLB1-95。

2.2 絕緣配合

絕緣配合主要考慮以下幾個方面的問題：

（1）絕緣配合原則

通常情況下線路在絕緣設計的時候主要的考慮對象還是防止污染，按照工程經(jīng)驗，本次設計中涉及到的大多數(shù)線路所處的環(huán)境為Ⅱ級污染區(qū)，所以在設計的過程中，按照Ⅱ級污穢區(qū)來實施絕緣配合設計。對于同塔雙回路而言，在實際情況中閃電很有可能同時雷擊2個回路，根據(jù)有關經(jīng)驗，需要對2回路之間的絕緣水平實施調(diào)整，采取平衡高絕緣配置的形式，采用這種方法可以減小甚至避免由于雷擊攻擊塔頂而導致雙回路同時出現(xiàn)跳閘事故的發(fā)生。

（2）確定絕緣子片數(shù)

絕緣子片數(shù)的選擇需要按照工頻電壓的泄漏距離以及有關的規(guī)定來確定，其中對于同塔雙回路我們可以采取平衡高絕緣的形式，所以一定要適當?shù)脑黾佑嘘P的絕緣子片數(shù)以確保安全。絕緣子片數(shù)具體如表1所示。

（3）選擇空氣間隙

在選擇空氣間隙的時候，需要根據(jù)有關的規(guī)定和規(guī)程來進行選擇，如果是采取平衡高絕緣的形式，那么空氣間隙則需要根據(jù)配合系數(shù)對其進行修正，其中空氣間隙值具體情況如表2所示。

2.3 塔頭布置

對于單回路直線塔來說，如果是在平地那么使用貓頭型或者酒杯型的塔頭就足夠了，但是如果是在山地上，就必須要考慮到風偏開方等這些外部的影響因素，基于此可以選擇使用貓頭型。而對于文章中所提到的貓頭塔，就是指在原有的“寬臉貓”的原型對邊中導線垂直距離的差值進行擴大。

3 桿塔結(jié)構優(yōu)化

3.1 優(yōu)化塔身隔面

鐵塔在設計的過程中，需要根據(jù)有關的要求進行設計，在鐵塔塔腿以及塔頂?shù)捻敳繖M截面位置、直接受到扭轉(zhuǎn)力的橫斷面位置以及塔身變坡的橫斷面位置必須要設置橫隔面以確保安全。在一定條件下，一般而言設置的橫隔面距離不大于5倍的平均寬度，同時還要小于4個主材分段。另外一個方面橫隔面其幾何形狀對鐵塔重量也有著顯著地影響，如果塔身的斷面比較小，那么采取十字交叉形式就足夠了。

3.2 優(yōu)化塔身坡度

通常情況下鐵塔重量受塔材布材以及塔身坡度的影響非常之大，而鐵塔的自身重量又會對基礎的作用力、斜材的規(guī)格等有著非常顯著地影響。在文章的設計中，針對每一種塔型而言，都是在特定的荷載情況下來對其進行計算并設計的，對塔身坡度實施了多種方案的組合優(yōu)化，對不同組合塔身的重量都進行了詳細的計算，最后對所有的計算重量進行比較，從而獲得鐵塔的最佳坡度。

3.3 優(yōu)化節(jié)點連接

節(jié)點構造毫無疑問是設計過程中的一個非常重要的環(huán)節(jié)，鐵塔真型在試驗的過程中發(fā)生破壞通常情況下和節(jié)點構造不合理有著非常緊密的關系。文章的設計強化了對鐵塔節(jié)點的連接、連接桿件的夾角、桿件的構造長度、角鋼兩面的連接等很多方面的計算研究，以此來確保節(jié)點實現(xiàn)連接的最優(yōu)化。

3.4 主材布置、節(jié)間優(yōu)化

在確定完鐵塔的塔身的坡度、塔頭的尺寸以及規(guī)劃的高度之后，鐵塔塔身斜材的布置以及主材節(jié)間的布置它們兩者之間是相互影響、相互關聯(lián)的關系。根據(jù)經(jīng)驗，為了使得主材的受力能夠更加均勻，在計算的過程中可以考慮以下兩點：（1）調(diào)整塔身交叉斜材，這樣使得塔身交叉材盡可能少的出現(xiàn)同時受壓的情況，最好是不出現(xiàn)，毫無疑問這樣可以降低斜材的規(guī)格。（2）對主材的計算長度進行調(diào)整。選擇構件規(guī)格的時候需要考慮所承擔的內(nèi)力，另外還要考慮構件長度。如果假設內(nèi)力保持不變，那么規(guī)格和構件的長度之間是具有正比例的關系的，調(diào)整同段主材計算長度，把那些受力比較大的節(jié)間進行壓縮采用這種方式使得主材規(guī)格減小。

3.5 優(yōu)化傳力線路

對力的傳遞路線進行優(yōu)化，不僅可以減小塔重，同時還會在很大程度上影響桿塔其結(jié)構的穩(wěn)定性。所以文章中設計的110kV輸電線路典型設計優(yōu)化了傳力線路。斜材是另外一個對塔重有較大影響的重要因素，所以文章在設計的時候在塔頭的適當位置配置了”K”型結(jié)構斜材，可以減低由于斜材同時受壓而造成的影響。

4 結(jié)束語

電網(wǎng)的經(jīng)濟穩(wěn)定運行是減小供電成本的最為有效的途徑。選取合適的110kV輸電線路典型設計的優(yōu)化方案，能夠獲得良好的社會效益和經(jīng)濟效益。電力設計者除開采用各種管理措施和技術措施外，還要求結(jié)合電網(wǎng)實際需求進行優(yōu)化設計，以提升輸電線路的輸電以及供電能力。

參考文獻

[1]陶紅華.110kV輸電線路典型設計方案應用及優(yōu)化[J].企業(yè)技術開發(fā)，2013（17）：116-117.

[2]王小松，李金超.110kVSJ42轉(zhuǎn)角塔塔頭的優(yōu)化[J].天津電力技術，2010（4）：21-23.